徐振磊，王 峻，田 錳，于海承，尹浩柳，王璋奇

(1.華北電力大學能源動力與機械工程學院，河北 保定 0 71003;2.華北電力設計院工程有限公司，北京 1 00120)

電網(wǎng)工程設計信息模型統(tǒng)一編碼體系研究

徐振磊1，王 峻1，田 錳1，于海承2，尹浩柳2，王璋奇1

(1.華北電力大學能源動力與機械工程學院，河北 保定 0 71003;2.華北電力設計院工程有限公司，北京 1 00120)

國家電網(wǎng)公司提出建立電網(wǎng)工程設計信息模型，統(tǒng)一的編碼體系是實現(xiàn)信息共享的基礎。但國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)普遍沒有建立統(tǒng)一的設備編碼體系，所使用的設備編碼都限于部門內(nèi)部使用。目前國內(nèi)電網(wǎng)編碼主要使用3種規(guī)范:調(diào)度編碼規(guī)范，國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼規(guī)范，電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范。編碼不統(tǒng)一嚴重影響了信息的交流共享。為解決該問題，針對3種編碼的特點，提出了調(diào)度碼與電網(wǎng)依靠映射關系整合，物資碼與電網(wǎng)碼通過接口軟件整合的方案，實現(xiàn)了3種編碼體系之間的轉換。以電網(wǎng)碼為底板，將設備信息及整合規(guī)則錄入電網(wǎng)工程設計信息模型，形成基于電網(wǎng)工程設計信息模型的統(tǒng)一編碼體系，以利于電網(wǎng)公司各部門之間信息交流與共享，促進編碼規(guī)范的深入推廣應用。

電網(wǎng)工程;設計信息模型;編碼體系

0 引言

近年來，國家電網(wǎng)公司提出加快建設堅強智能電網(wǎng)，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合。而當前電力企業(yè)標準眾多，且各部門之間的編碼沒有通用性，這嚴重影響了各部門之間橫向信息交換和共享，探索符合電力工程信息化設計需求的，又能兼容現(xiàn)有電力行業(yè)不同部門常用的編碼標準的統(tǒng)一編碼體系是非常迫切的。目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)中普遍沒有建立公共的編碼體系，所使用的編碼標識都是限于部門內(nèi)部應用，其采用的標準眾多且各自不同。如調(diào)度部門使用水利電力部1987年推行的“電力系統(tǒng)部分設備統(tǒng)一編號準則 (SD 240－87)”［1］并沿用至今;物資部門最初使用1999年推行的電力行業(yè)標準“電力物資編碼 (DL/T 700.1-3-1999)”［2］，2009年，隨著信息化SG186工程的深入推進，國網(wǎng)物資部門結合原物資分類與編碼應用情況，對原物資分類與編碼進行修改完善，形成了沿用至今的“國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼”。2015年，為規(guī)范電網(wǎng)工程的標識編碼活動，提高數(shù)字電網(wǎng)工程的數(shù)字化管理和安全運行水平，住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布最新國家標準“電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范 (GB/T51061-2014)”［3］。形成了目前國內(nèi)電網(wǎng)編碼主要使用3種規(guī)范的現(xiàn)狀:調(diào)度編碼 (以下簡稱調(diào)度碼)規(guī)范，國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼 (以下簡稱物資碼)規(guī)范，電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼 (以下簡稱電網(wǎng)碼)規(guī)范。這些編碼不僅代碼結構差異極大甚至完全不同，使用范圍有明確的專業(yè)或行業(yè)管理目標，嚴重影響公司各應用之間橫向信息交換和共享。

為了解決編碼整合問題，本文對電力部門現(xiàn)存的3種編碼體系進行調(diào)研，明確每種編碼體系的編碼規(guī)則和適用范圍，分析3種編碼體系互相轉化融合的可能性。通過研究3種編碼的映射關系以及接口技術，初步形成了適用于電網(wǎng)工程設計信息模型的統(tǒng)一編碼體系。

1 常用的3種編碼體系

目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)主要存在3種編碼體系:電網(wǎng)工程部門使用的《電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范》GB/T51061-2014，調(diào)度部門使用的《電力系統(tǒng)部分設備統(tǒng)一編號準則》(SD 240-87)，物資部門使用的源于《電力物資編碼》(DL/T 700.1-3-1999)的“國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼”。

1.1 《電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范》簡介

《電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范》采用KKS編碼的結構框架，編碼由工程組合碼+電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼兩部分組成［4］。

工程組合碼由五級組成，電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼由四級組成，如圖1及圖2所示。

圖1 工程組合碼結構

圖2 電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼結構

工藝相關標識按其在變電站/線路中的功能和工藝性質(zhì)對系統(tǒng)、設備和部件進行標識。

安裝點標識用于標識電氣、監(jiān)控、保護等設備的裝置單元和安裝位置。

位置標識用于標識建筑、樓層、房間，桿塔等，為變電站/線路中的各設備、裝置和部件分配唯一地址。

《電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范》適用于110 kV及以上電壓等級的交直流輸變電工程。滿足電網(wǎng)工程規(guī)劃立項、工程建設、和運行維護全生命周期管理的要求。電網(wǎng)碼關注的是設備的功能，安裝的電氣位置和空間位置，更多的是表達一個具有完整電氣功能的系統(tǒng)。

1.2 《電力系統(tǒng)部分設備統(tǒng)一編號準則》簡介

為適應電網(wǎng)的發(fā)展和大電網(wǎng)間的互聯(lián)，同時提高電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理水平，制定了《電力系統(tǒng)部分設備統(tǒng)一編號準則》。用于調(diào)度中心對發(fā)電廠、變電所和線路等進行調(diào)度控制。

調(diào)度編碼對設備實行雙重編號，即由代碼編號 (簡稱編號)和設備名稱兩部分組成。例如線路，以該線路兩端廠 (站)名稱的簡稱命名;線路兩端斷路器則按規(guī)定相應編號。其編號采用“位置相關原則”制定。如完全一個半斷路器編號，其第一串的3個斷路器編號分別為:5011(靠近1號母線)、5012(中間)、5013(靠近3號母線);第二串為:5021(靠近1號母線)、5022(中間)、5023(靠近3號母線)。調(diào)度碼長度小，所含信息量較少，主要包括設備名稱、設備電壓等級和各設備間的相對位置。由于調(diào)度部門的主要任務是對電力的管理和調(diào)度，因此調(diào)度碼只關心:母線，斷路器，隔離開關，地刀。

1.3 《國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼》簡介

物資分類是根據(jù)物資信息化管理要求，從不同角度、不同層次，對物資進行區(qū)分、歸類、命名、描述，建立的物資分類結構體系和物資信息化代碼體系。國網(wǎng)公司的物資分類體系采用樹形結構的方法，其結構為:大類、中類、小類和特征值四部分。按照分類規(guī)則對所有物料按順序生成一組9位流水碼，該碼即物資部門對物資進行招標、采購、管理時使用的物資碼。

物資編碼是從物資部門物資采購、庫存管理需求角度出發(fā)研發(fā)的編碼系統(tǒng)，因此物資碼主要描述設備的自身參數(shù):電壓等級、額定容量、材質(zhì)、型號等。對整個電力系統(tǒng)所涉及的產(chǎn)品幾乎都有定義，數(shù)據(jù)量極其龐大。

2 3種編碼整合方案分析

2.1 3種編碼體系的關系

目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)存在3種編碼體系，主要原因是各部門從自己需求的角度出發(fā)，形成了適合部門內(nèi)部使用的編碼體系［5，6］。三者間關系如圖3所示。

圖3 3種編碼體系的關系

電網(wǎng)碼應用范圍最廣，包含了調(diào)度編碼的規(guī)定范圍，并且與物資編碼有一定交集，但對設備的參數(shù)定義不夠精細。調(diào)度碼規(guī)則簡單清晰，但只適用于變電站的調(diào)度運行，與物資碼無交集。物資碼更多關心設備的本身屬性，并不能標識出設備的在系統(tǒng)中的屬性，不涉及運行管理的信息。

綜合考慮現(xiàn)有編碼體系的優(yōu)缺點，調(diào)度碼只針對開關類設備，物資碼只針對單個設備，只有電網(wǎng)碼包含的工程信息較多，且能唯一定義設備，能起到承上啟下的作用。

因此選擇電網(wǎng)碼為框架，分析其他碼制與電網(wǎng)編碼之間的相同與差異，相同之處找到映射關系，差異之處擴大編碼信息量，通過接口技術實現(xiàn)兩者聯(lián)系。從而整合完成統(tǒng)一的邏輯模型和編碼系統(tǒng)。

2.2 調(diào)度碼和電網(wǎng)碼整合方案分析

調(diào)度碼定義了電力系統(tǒng)中四類設備:母線、斷路器、隔離開關、接地開關。這四類設備在電網(wǎng)碼中也可找到對應編號。因此，找出兩者間的映射關系，就能將調(diào)度碼整合進電網(wǎng)碼，實現(xiàn)兩者的相互轉換。

對于母線編碼，調(diào)度碼中母線不標電壓等級，每個電壓等級都獨立編號 (1#，2#，4#，5#，6#)。在電網(wǎng)碼中，母線編號體現(xiàn)在系統(tǒng)碼及設備碼中，屬于系統(tǒng)碼中的一部分，用設備碼GL1～GL4標示。

對于斷路器，調(diào)度編中斷路器編號用四位數(shù)字表示，前兩位數(shù)字用來標識電壓等級，例如“T0”代表1 000 kV電壓等級，“50”代表500 kV電壓等級，“11”代表110 kV電壓等級，后兩位數(shù)字依結線方式而定。電網(wǎng)碼中電壓等級在字段F2中表示，用字母A標識1 000 kV電壓等級，字母C標識500 kV電壓等級，字母F標識110 kV電壓等級;斷路器在字段F3中表示，用字母B標識斷路器間隔，F(xiàn)n的定義同調(diào)度碼后兩位。

對于隔離開關，調(diào)度碼由5或6位組成，前四位與斷路器編碼規(guī)則相同，用第5，6位標識隔離開關具體屬性。電網(wǎng)碼中系統(tǒng)碼同斷路器，在設備碼字段對應調(diào)度碼5，6位。

對于接地開關，調(diào)度碼是在隔離開關的編號后添加6或者7。電網(wǎng)編碼的接地開關同隔離開關在一個系統(tǒng)中，依次向后流水編碼即可。

圖4為依據(jù)上述映射關系，以某旁路兼母聯(lián)斷路器為例，分別按照兩種編碼體系進行編碼，說明兩者存在的映射關系。在電網(wǎng)碼中，系統(tǒng)碼編號均為:Y0ACB15，C對應調(diào)度碼中前兩位50，代表電壓等級500 KV;15對應調(diào)度碼中3，4位15，代表1#母線與5#母線區(qū)間內(nèi)的系統(tǒng)。對于具體設備，電網(wǎng)碼中用設備碼加以區(qū)分，編號:GS2xx，最后兩位與調(diào)度碼的第5，6位對應，調(diào)度碼沒有第六位的取0。

圖4 調(diào)度碼與電網(wǎng)碼編寫示例

2.3 電網(wǎng)編碼和物資編碼整合方案分析

從用途上說，物資編碼是從物資部門物資采購、庫存管理需求角度出發(fā)研發(fā)的編碼系統(tǒng)，因此物資碼主要描述設備的自身參數(shù):電壓等級、額定容量、材質(zhì)、型號等。電網(wǎng)編碼是為了設計運行部門研發(fā)的編碼，電網(wǎng)編碼關注的是設備的功能，安裝的電氣位置和空間位置，更多的是表達一個完整的電氣功能的系統(tǒng)，因此涉及到的關于設備本身的參數(shù)不多，只有設備名稱，電壓等級等。

物資編碼中大類和中類在電網(wǎng)編碼中的系統(tǒng)碼和設備碼中是一一對應的。物資編碼中的小類這一級只有一小部分可以對應到電網(wǎng)編碼中。對于特征值，只有電壓等級可以在電網(wǎng)編碼中找到對應關系。由于電網(wǎng)編碼和物資編碼定義的深度不同，直接整合兩種編碼很困難。因此，建議采用通過軟件接口的方法把兩種編碼沒有明顯對應關系的部分聯(lián)系起來。

軟件接口的方法是在設計階段，依據(jù)《電網(wǎng)工程標識編碼規(guī)范》生成電網(wǎng)碼，再將其導入電網(wǎng)工程設計信息模型。同時，將設備的其他特征屬性等信息也錄入到電網(wǎng)工程設計信息模型。這樣，模型中就存儲了設備的完整信息，通過軟件調(diào)取設備的屬性 (包含特征值信息)，即可根據(jù)物資編碼規(guī)則檢索出對應的的物資編碼。最后將檢索出的物資編碼顯示在信息模型中。物資部門即可通過物資編碼進行物資采購。同樣通過接口軟件也可以返回對應的電網(wǎng)碼。通過接口技術實現(xiàn)了物資編碼與電網(wǎng)編碼的一對一聯(lián)系。圖5為物資碼與電網(wǎng)碼在接口軟件中的實現(xiàn)框架。

圖5 物資碼與電網(wǎng)碼在接口軟件中的實現(xiàn)框架

3 電網(wǎng)工程設計信息模型的統(tǒng)一編碼體系

電網(wǎng)工程設計信息模型［7］將基礎 (地理信息)模型、變電線路三維模型和工程過程信息三者合一，以數(shù)據(jù)為核心，根據(jù)標準的信息模板，集成建模對象的各階段的多種信息，形成建模對象的全息模型，同一對象可面向不同項目參與人的不同需要，按所需方式展現(xiàn)信息，實現(xiàn)工程設計、施工、運維等全壽命過程的信息貫通［8，9］。其模型中保存有設備全生命周期的各種信息，是不同編碼體系實現(xiàn)整合的優(yōu)秀平臺。

按照3種編碼的特點，以電網(wǎng)碼為底板，通過映射關系可以將調(diào)度碼整合進電網(wǎng)碼，通過接口技術可以實現(xiàn)物資碼與電網(wǎng)碼的整合。依托電網(wǎng)工程設計信息模型的平臺，可以實現(xiàn)3種編碼信息互通。

圖6表示了基于電網(wǎng)工程設計信息模型的統(tǒng)一編碼體系。在信息模型的建立階段，設計部門根據(jù)《電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范》編寫電網(wǎng)碼導入信息模型，同時將設備的其他特征值屬性也導入，分別存入信息模型中的電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫和特征信息數(shù)據(jù)庫。當需要獲取某設備物資編碼信息時，通過兩個信息數(shù)據(jù)庫，根據(jù)物資編碼規(guī)則可以檢索出對應的物資碼。當需要獲取某設備調(diào)度編碼信息時，直接從電網(wǎng)碼經(jīng)過映射關系可以得到。而且整個信息交流都是雙向的，實現(xiàn)了3種編碼體系的整合。通過整合的編碼體系可以完成電力工程設計信息化的需求。

圖6 基于電網(wǎng)工程設計信息模型的統(tǒng)一編碼體系

4 結論

通過分析我國電網(wǎng)企業(yè)現(xiàn)階段主要使用的3種編碼體系，提出了通過映射關系整合調(diào)度碼與電網(wǎng)碼，通過接口軟件整合物資碼與電網(wǎng)碼的編碼整合方案。并且依托電網(wǎng)工程設計信息模型，將三種編碼按照本文所述框架整合在一起。實現(xiàn)了一次信息錄入，設備全生命周期的任意一種編碼的檢索、轉換。電力系統(tǒng)各部門均可使用該信息模型檢索編碼，并且自由轉換，實現(xiàn)不同部門間信息共享。

［1］SD 240－87，電力系統(tǒng)部分設備統(tǒng)一編號準則 ［S］．

［2］DL/T 700.1－3－1999，電力物資編碼 ［S］．

［3］GB/T51061－2014，電網(wǎng)工程標識系統(tǒng)編碼規(guī)范［S］．

［4］豐希奎，何永貴，姜連福．省電網(wǎng)工程信息管理系統(tǒng)功能設計與應用 ［J］．電力科學與工程 ，2009，25(6):41－46．

［5］曹晉彰，朱傳柏，劉波，等．基于公共信息模型的電網(wǎng)智能調(diào)度編碼體系研究與實現(xiàn) ［J］．電力系統(tǒng)自動化，2011，35(2):43－47．

［6］王強，沈曙明，朱輝．基于SAP的變電站自動化設備管理系統(tǒng)功能位置編碼的設計與應用 ［J］．電力科學與工程，2009，25(2):13－15．

［7］苑津莎，許朝暉，李新葉．基于CIM的變電設備狀態(tài)信息統(tǒng)一模型的研究 ［J］．華北電力大學學報，2009，36(1):20－23．

［8］辛耀中，米為民，蔣國棟，等．基于CIM/E的電網(wǎng)調(diào)度中心應用模型信息共享方案［J］．電力系統(tǒng)自動化，2013，37(8):1－5．

［9］李郁博．電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心全局數(shù)據(jù)模型的研究與應用 ［D］．北京:華北電力大學，2013．

Study of the Unified Coding System Based on the Grid Design Information Model

Xu Zhenlei1，Wang Jun1，Tian Meng1，Yu Haicheng2，Yin Haoliu2，Wang Zhangqi1
(1．School of Energy Power and Mechanical Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China;2．North China Power Engineering Company，Beijing 100120，China)

The state grid company proposes to establish the grid engineering design information model．And the unified coding system is the foundation of the information sharing．However，the unified coding system hasn’t been set up in domestic power grid enterprise，and the equipment coding is limited to be used inside each departments．There are mainly three specifications in the domestic grid coding system:scheduling coding standards，the state grid company supplies classification and coding standards，power grid project identification system coding standards．The information sharing is seriously affected by the disunified coding system．In order to solve the problem，the current eassy，based on the characteristics of the three kinds of coding，puts forward the solution:integrating the scheduling coding and the grid coding by the mapping relation，and integrating the material coding and the grid coding by the excuse software．It implements the conversion among the three kinds of coding system．The grid coding system been the foundation，putting the equipment information and integration rules into the grid engineering design information model can bring about a unified coding system．This is conducive to the grid information exchange and the sharing between different departments，which could promote the application of the coding standards．

gird project;design information model;coding system

TM731

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.06.009

2015－04－27。

國家電網(wǎng)公司科技項目 (1202415041002)。

徐振磊 (1991－)，男，碩士研究生，研究方向為輸電線路工程，E-mail:xuzhenlei2009@163.com。

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